Ион-селективные электроды стеклянные электроды

Особое место в измерении pH растворов занимает стеклянный электрод, широко используемый в настоящее время благодаря ряду его преимуществ (большая селективность, неподверженность отравлению, отсутствие влияния сильных окислителей и восстановителей и пр.). Механизм возникновения потенциала на поверхности стеклянного электрода не является электрохимическим, он в принципе относится к мембранным ионоселективным электродам, которые в последние годы все чаще применяют для определения активности (концентрации) самых различных ионов (катионов и анионов) и привели к возникновению нового раздела прямой потенциометрии — ионометрии. [c.104]

Типы ионоселективных электродов. Стеклянный электрод по структуре занимает промежуточное положение между жидкими и твердыми мембранами. Стеклянные электроды были первыми ионоселективными устройствами, над которыми в течение последних тридцати пет ведутся интенсивные исследования с целью создания новых практически ценных сортов стекла в качестве электродного материала. Было разработано большое число разного состава стекол, обладающих водородной функцией, несколько стекол с натриевой функцией, а также селективных к таким ионам, как К, Tit s , Стекла для [c.49]

Новые рецептуры в серии литиевых алюмосиликатных стекол обеспечивают хорошо вырабатываемые электроды, обладающие специфичностью к иону натрия по сравнению с ионом калия, равную 1000 I. Сравнение данных по концентрации натрия, полученных с помощью стеклянных электродов и на пламенном фотометре, позволяет заключить, что в первом случае можно определять концентрацию ионов натрия в диапазоне 0,001—0,2 н. с точностью 1—5% [123]. Поскольку большинство катион-чувствительных электродов имеет некоторую остаточную водородную функцию, желательно поддерживать pH в области 7—9. Производятся также электроды с удовлетворительной селективностью по отношению к ионам калия . [c.286]

Мембраны из ионитов первыми испытывались для мембранных электродов [1 ]. Как правило, мембраны из катионита или анионита обратимы к катионам или анионам соответственно, но обратимость их к одному из многих присутствующих в растворе ионов одного и того же знака представляет исключительное свойство, отмеченное лишь в небольшом числе случаев, примером которых может служить стеклянный электрод, селективный к ионам водорода [2, 3] (см. гл. IX). Поэтому прилагались многие усилия для создания мембранных систем, специфически обратимых к одному из ионов в присутствии других. В этой главе описано получение электродов с твердыми мембранами, селективных к катионам. [c.174]

Суспензию хлоропластов с эквивалентным содержанием хлорофилла 250—300 мкг/мл вносят в зазор тонкослойной ячейки между ее прозрачным дном и рабочей поверхностью Н+-селективной мембраны стеклянного электрода. [c.186]

Стеклянные ион-селективные электроды. Эти электроды по принципу действия и конструкции подобны рН-электродам, но отличаются от них по составу стеклянной мембраны. Примером такого рода является натриевый электрод. Если обычный рН-элект-род чувствителен к ионам натрия только в щелочных условиях, то натриевый — в широком диапазоне значений pH. Однако стеклянные электроды нечувствительны к анионам и двухвалентным катионам, для их измерения существуют другие типы электродов. [c.227]

Полуэлемент со стороны исследуемого раствора ведет себя как электрод, обратимый по отношению к определенным ионам. Его называют мембранным электродом. Предложено много мембран ных электродов, с помощью которых можно селективно определять активности (концентрации) различных ионов в растворах. Например, к мембранным электродам относится стеклянный электрод, широко применяемый для определения активности водородных ионов в растворах, на чем основана рН-метрия. [c.175]

К рН-метру, используемому в качестве высокоомного милливольтметра, подключают бромид-селективный электрод (вместо стеклянного), хлорсеребряный электрод сравнения и поочередно наливают в стакан потенциометрической ячейки указанные растворы. Опустив электроды в раствор каждый раз измеряют устанавливающееся значение э. д. с. [c.244]

По принципу работы к стеклянному электроду близки так называемые ион-селективные, или мембранные, электроды. Они предназначены для измерения концентрации ионов в растворе, причем один тип электрода может определять концентрацию только того иона, на который он рассчитан. Как и в стеклянном электроде, в ион-селективном имеется мембрана— пленка, на которой адсорбируются изучаемые ионы, что приводит к возникновению на пленке потенциала. Этот потенциал измеряется сравнением с потенциалом вспомогательного электрода, чаще всего такого же, который используется в работе со стеклянным электродом, т. е. хлоридсеребряным. В комплект к иономеру придаются электроды на ионы К+, МН/+, Mg2+, Са +, Вг и ЫОз , хотя освоен выпуск и многих других типов электродов. [c.211]

Некоторые рН-метры позволяют подключать сразу два электрода (имеют входы Изм 1 и Изм 2 и соответствующий переключатель на передней панели). Проведите потенциометрическое титрование с двумя электродами — стеклянным и ион-селективным (и с электродом сравнения). [c.258]

Здесь следует отметить, что для твердых мембран названные требования находятся в противоречии и удовлетворить их трудно, поэтому большинство мембранных электродов имеют ограниченные области обратимости (низкую селективность). Например, ионы Са + и Mg + связываются поверхностными слоями стекла гораздо прочнее, чем однозарядные Ыа+ и К+, но при этом становятся практически неподвижными, и стеклянных электродов с удовлетворительной функцией двузарядных катионов получить не удается. Лишь для ионов Н+ высокая избирательность их поглощения стеклом не сопровождается потерей подвижности, причиной чего могут служить особые механизмы переноса протонов в твердых телах. В силу отмеченного обстоятельства стеклянные электроды с водородной функ- [c.548]

Жидкостные ионообменные мембраны можно изготовить и на основе растворов нейтральных молекул, например таких, как циклодекстрины, циклические антибиотики или соединения, образующие хелатные комплексы с определяемыми катионами. Наиболее известным примером указанных электродов является электрод на основе валиномицина, коэффициент селективности которого по отношению к ионам калия почти на два порядка превышает аналогичный коэффициент для лучших стеклянных электродов. [c.178]

По сравнению с другими электродами, применяемыми для измерения pH растворов (водородный, хингидронный, сурьмяный и т.д.), стеклянный электрод имеет целый ряд преимуществ. Он пригоден для определения pH в области от О до 12. Электрод не чувствителен к окислителям и восстановителям, не отравляется, может работать в средах, содержащих катионы различных металлов. Равновесие между раствором и электродом устанавливается достаточно быстро. Кроме того, стеклянный электрод отличается высокой селективностью, поскольку радиус гидратированного протона существенно отличается от радиуса всех других ионов. Для фазового перехода протону необходима относительно малая энергия активации и, наконец, он может переходить через энергетический барьер по туннельному механизму. [c.188]

Стеклянные электроды можно использовать для измерений в неводных и смешанных растворителях. В смешанных растворителях (смеси воды с ацетоном, этанолом, этиленгликолем, формами-дом и др.) стеклянные электроды обычно сохраняют свою функцию по отношению к определяемым ионам, хотя при этом и наблюдается изменение коэффициентов селективности. При высоких концентрациях органического растворителя обнаруживаются некоторые сокращения линейных участков кривых Е - pH. Так, в 50% и 70%-ном этаноле отклонения наступают при pH 7 и 8 соответственно. В метаноле потенциал стеклянных электродов стабилен. Потенциал стеклянного электрода удовлетворительно следует водородной функции в пероксиде водорода, в муравьиной и уксусной кислотах, в ацетоне, ацетонитриле, хинолине и пиридине, а также в диметилформамиде. [c.190]

Ион-селективные электроды различных типов показаны на рнс. 7.5-7. Стеклянные электроды [c.399]

В результате изучения твердых мембран в начале XX в. был открыт первый ион-селективный электрод (стеклянный электрод [6, 7]) с ярко выраженной селекгивностью гю отношению к иону водорода. [c.7]

Для проведения потенциометрических измерений необходимо наличие селективного электрода, функционирующего обратимо относительно исследуемых компонентов, участвующих в комп-лексообразовании. рН-метрия - наиболее распространенный метод потенциометрии, применяемый для изучения процессов ком-плексообразования. Поэтому стеклянный электрод занимает одно из ведущих мест среди индикаторных электродов, используемых для этой цели. Вторыми по значимости до недавнего времени оставались различные металлические электроды и их амальгамы, Однако с развитием ионометрии применение мебранных электродов охватывает все большую область исследований. Во многих случаях изучения комплексов с электронеактивными [c.108]

Потенциометрические сенсоры лучше всего представлены pH стеклянным электродом и ион-селективными электродами (ИСЭ, см. разд. 7.3.1). Потенциометрические измерения можно использовать также при разработке сенсо- [c.496]

Определить селективность электродов к ионам калия по отношению к ионам Li, Na ", NH4 и Н " методами биионных потенциалов и смешанных растворов, используя растворы хлоридов. Рассчитать коэффициенты влияния и сравнить их с характеристиками соответствующих электродов со стеклянными и с пленочными мембранами на основе катионообменника. [c.586]

В обычном виде стекло не содержит водородных ионов. Однако при вымачивании стеклянного электрода в водных растворах, поверхностный слой его на некоторую глубину подвергается изменениям — в него проникают молекулы воды, происходят процессы гидратации и некоторого набухания. Часть ионов натрия в поверхностном слое вымывается и заменяется ионами водорода из раствора. Между водородны.ми ионами в поверхностном слое и в растворе устанавливается равновесие, в результате которого возникает равновесный межфазный потенциал. Основная особенность этого поверхностного слоя — исключительно высокая селективность к ионам водорода (по сравнению с ионами натрия или другими катионами). Для разных видов стекла коэффициент селективности других ионов составляет 0-з—В связи с этим обе стороны мембраны действуют как хорошие водородные электроды. В отличие от других видов г оиоселсктивкых. иембран, в средней части стеклянной [c.398]

Для измерений в неводных растворителях пригодны также и гомогенные ион-селективные электроды. Речниц и Кенни [142, 143] исследовали поведение РЬ -селективного мембранного электрода (Орион 94-82) в метаноле, диметилсульфоксиде, 1,4-диоксане и ацетонитриле. Для того чтобы исключить при измерениях диффузионный потенциал на границе вода — неводный растворитель, который образуется при использовании электрода сравнения с водным электролитом, в качестве электрода сравнения был взят стеклянный катионообменный электрод (Бекман № 39047), т. е. измерения проводились методом дифференциальной потенциометрии. Твердая мембрана индикаторного электрода состоит из смеси PbS/Ag S. Электродная функция линейна и подчиняется уравнению Нернста в диапазоне концентраций РЬ от 10 до 10 г-ион/л в 20%-ном водном растворе метанола и примерно от 2-10 до 10 г-ион/л (с более крутым наклоном) в 50%-ном водном растворе метанола. Аналогичные результаты получены в смесях диметилсульфоксид — вода. [c.48]

Активные мембраны аммониевого ион-селективного электрода приготавливают, тщательно смешивая 500 мг силиконовой резины с 300 мг нонактина. Полученную пасту прессуют между двумя стеклянными пластинками, покрытыми тонким слоем парафина. Через 48 ч из эластичной мембраны вырезают диски диаметром 5 мм и толщиной около 0,2 мм. Эти диски (мембраны) прикрепляют к торцам стеклянных трубочек полученные таким образом пробирки заполняют 0,1 М раствором хлорида аммония — внутренним раствором сравнения. Перед использованием электроды потружают на 30 мин в буферный раствор хлорида аммония, в таком же растворе их оставляют на ночь и хранят в период между измерениями [455, 458]. Активную поверхность МН -селективного электрода покрывают тонким слое.м тщательно перемешанного иммобилизованного геля уреазы. Этот слой, в котором протекает ферментативная реакция, закрывают пленкой, через которую происходит диализ субстрата. Пленку закрепляют на корпусе электрода резиновыми колечками. Электроды, предназначенные для определения мочевины, хранят в 0,1 М трис-буфере (pH 7,0). Электрод имеет линейную электродную функцию относительно NH4 -ионов в области концентраций 10 моль/л с наклоном 51 мВ/декада. Селективность к ЫН4 относительно К" " и Na равна соответственно 6,5 и 750 время отклика не более 10 с электрод можно использовать для определения ионов аммония при pH 4 — 8. [c.157]

Гюильбо и Нейджи [546] разработали чувствительный к ь-фенила-ланину электрод на основе иодидного ион-селективного электрода. Активная поверхность иодидного электрода представляет собой поверхность диска, спрессованного из смеси Ag2S и Agi 1 1 (по массе). Этот диск подсоединяют к корпусу стеклянного электрода. В качестве внутреннего раствора используют раствор нитрата серебра, а электродом фавнения служит погруженная в него серебряная полоска. Ффментная система фактически представляет собой смесь оксидазы ь-аминокислоты и пероксидазы, иммобилизованных в полиакриловом геле. Последний распределяют тонким слоем на поверхности электрода под слоем диализной бумаги. Как уже отмечалось в разд. 14.1, электрод, чувствительный к глюкозе, имеет аналогичное устройство. Образовавшаяся при разложении фенилаланина перекись водорода окисляет иодид, добавленный (в известном количестве) к пробе. Описанный выше электрод регистрирует снижение концентрации иодида. [c.189]

Пленку на поверхности стеклянного электрода получают из суспензии 50 мг тирозиндекарбоксилазы в 1 мл 0,1 М цитратного буферного раствора с pH 5,5. Слой фермента закрывают диализной бумагой, чтобы предотвратить диффузионный перенос фермента в раствор. Перед началом измерений электрод выдерживают в 0,1 М цитратном буферном растворе. Оптимальное pH равно 5,5, так как при таком pH максимальна растворимость тирозина в воде. Наклон калибровочной кривой тирозин-селективного электрода составляет 55 мВ/декада и остается неизменным в течение 10 ч работы с момента приготовления электрода. Если оставить электрод на ночь в чистом цитратном буферном растворе при 5°С, наклон кривой снижается до 47 мВ/декада из-за постепенного разрушения фермента. [c.190]

Пенициллин-селективный электрод можно использовать для определения концентрации пенициллина в диапазоне 10 -5-10 моль/л. pH пробы оказывает решающее влияние на работу электрода, так как концентрация ионов водорода влияет на растворимость и стабильность пенициллина, а также на активность фермента. При pH < 5 пенициллин малорастворим, а при pH > 8 нестабилен. Хоу и Пул [586] нашли, что оптимальная активность пенициллиназы наблюдается в диапазоне pH 5,8—6,8 для всех видов пенициллина, представленных в табл. 16.1. Наибольшая чувствительность и скорость установления потенциала электрода имеет место при pH 6 — 7, и, как обычно, для проведения анализа можно рекомендовать среднее значение pH 6,4. Электрод работает по крайней мере в течение двух недель, время отклика составляет от 15 до 30 с. По самой своей природе электрод чувствителен не только к ионам водорода, но и ко многим однозарядным катионам. Для того чтобы исключить влияние посторонних ионов, Куллен и др. [585] сконструировали новый пенициллин-селективный ферментный электрод, который изготовлен таким образом, что иммобилизация фермента происходит в результате адсорбции пенициллиназы на пористом стеклянном диске, который фиксируется на плоской поверхности стеклянного рН-электрода. Такой электрод чувствителен только к пенициллину и не меняет свой потенциал в присутствии однозарядных катионов. Кроме того, электрод проще [c.198]

Твердые ионоселективные электроды. В твердых мембранных электродах ионочувствительный элемент изготовляется из малорастворимого кристаллического вещества с ионным характером проводимости. Перенос заряда в таком кристалле происходит за счет дефектов кристаллической рещетки.. Вакансии могут заниматься ионом только определенного размера и заряда, что обусловливает высокую селективность кристаллических мембран. Конструктивно такие электроды сходны со стеклянными в обоих электродах мембрана разделяет исследуемый раствор и раствор сравнения, в котором находится электрод сравнения (обычно хлорсеребряный). Из электродов этого типа щироко применяется фторидный электрод, в котором мембраной является монокристалл ЬаРз, имеющий чисто фторидную проводимость, с добавкой Еир2 для увеличения электрической проводимости. Чувствительность фторидного электрода позволяет проводить измерения равновесной концентрации фторид-ионов Р в широкой области концентраций от 10" до 1 моль/л. В этой области отклонений от уравнения Нернста не наблюдается. Селективность электрода очень высока — даже тысячекратный избыток посторонних ионов (галоге-НИД-, нитрат-, сульфат-ионов и др.) по сравнению с фторид-ионом не мешает определению и только в присутствии ОН-ионов селективность падает (ОН является мешающим ионом). Работа фторидного электрода ухудшается также в присутствии лигандов, образующих с ионом Ьа " прочные координационные соединения в растворе (цитрат-, оксалат-ионы и др.). Вполне понятно также, что с увеличением кислотности среды равновесная концентрация фторид-ионов Р в растворе уменьшается за счет образования молекул НР. Таким образом, показания фторидного электрода в кислой области будут существенно зависеть от pH. В щелочной области на поверхности электрода может образоваться осадок Ьа(ОН)з, что также вызовет искажение показаний электрода. Точные границы pH, в которых показания фторидного электрода от pH зависят несущественно, привести трудно, так как с уменьшением концентрации фторид-иона эта область также уменьшается. Для растворов с концентрацией фторид-иона п-Ю моль/л и более этот интервал охватывает область значений pH примерно от 4...5 до 8...9. [c.201]

Эйзенман [22] описал изменения времени установления потенциала и селективности катионоселективных стеклянных электродов в неводных и смешанных с водой растворителях, по сравнению с водными. Показано, что поведение электродов в метаноле такое же, как в воде, с той разницей, что селективность их к катионам по сравнению с № возрастает. [c.295]

Краткая историческая справка. Первым представителем мембранных электродов следует считать стеклянный электрод, открытый и изученный как Н -селективный электрод в начале нашего столетия. В дальнейшем была исследована обратимость различных стеклянных мембран к другим катионам ( N L, К Са и др.). Так, в 1934 г. предложен КО селективный стеклянный электрод в 1935-193 7 гг. исследования в этом направлении ведут в США И. Кольтгоф, а в Советском Союзе Б.П. Никольский, В.А. Каргин и др. В 1961 г. появляется первое упоминание об осадочных мембранных электродах (Венгрия, Е. Пунгор). Промышленное изготовление (в том числе Г -селектиБНого электрода) начинается с 1966 г. Первые работы по жидким мембранам относятся к 1967-1970 гг. В настоящее время как в СССР, так и эа рубежом в различных научно-исследовательских центрах ведутся систематические работы по изучению электродных свойств разнообразных мембран. [c.39]

Стеклянный электрод. По принципу работы стеклянный электрод относится к так называемым ион-селективным (мембранным) электродам. В основе работы таких электродов лежат ионообменные реакции, протекающие на границах мембран с растворами электролитов, т. е. в электродных реакциях электроны участия не принимают. Ионсе-лективные электроды могут быть обратимы как по катиону, так и по аниону в зависимости от свойств используемой мембраны. [c.253]

Для определения pH сильнощелочных растворов применяются стеклянные электроды специальных составов, например, содержащие в стекле оксид лития вместо оксида натрия. Если в составе стекла заменить оксид двухвалентного металла на оксид трехвалентного (например, СаО на А Оз), коэффициент селективности по натрию существенно увеличивается, в результате чего стеклянный электрод в широком интервале pH становится натрий-селективным. Например, электрод из стекла состава 11% N320, 18% АЬОз и 71% ЗЮг позволяет при рНсб определять активность ионов натрия при более чем 1000-крат-ном избытке ионов калия. [c.243]

Стеклянный электрод относится к большой группе ионселек-тивных электродов, т. е. электродов, чувствительных к определенному иону. В кислых и нейтральных средах стеклянный электрод обладает высокой селективностью к ионам водорода, а в щелочных становится селективным к катионам щелочного металла. За счет подбора состава стекла его катионную функцию можно увеличить и создать набор катиончувствительных стеклянных электродов (Б. П. Никольский, М. М.-Шульц, Дж. Эйзенман), при помощи которых определяют активность ионов На+, К+, Ag+, NH4, Т1+, Ы+, Сз+ и даже органических катионов. [c.137]

Стеклянный электрод относится к большой группе ионселективных электродов, т. е. электродов, чувствительных к определенному иону. В кислой и нейтральной средах стеклянный электрод обладает высокой селективностью к ионам водорода, а в щелочной становится селективным к катионам щелочного металла. Введение в состав стекла оксидов бария, церия, лантана и замена натрия на литий значительно расширяют диапазон Н+-функции стеклянного электрода и позволяют создать стеклянные электроды, работающие в диапазоне pH от 2 до 14 при температуре, не превышающей 100—150°С. С другой стороны, введение в состав стекла оксидов алюминия и бора в сильной степени увеличивает его катионную функцию. Таким путем удалось создать набор катиончувст-156 [c.156]

Измерения в методах катионометрии и анионометрии производятся с использованием как стеклянных электродов, обладающих водородной, натриевой или калиевой функциями, так и новых ионо-селективных электродов с мембранами из твердых или жидких ионитов, с гетерогенными мембранами и с мембранами из монокристаллов. [c.8]

Известны также стеклянные электроды для определения ионов лития, калия, серебра состава 15 % ЫгО, 25% АЬОз, 60 /о 8102 (литиевый электрод) 27 7о Na20, 5 % АЬОз, 68 % ЗЮг (калиевый элек-тpoд)j 28,8% МагО, 19,1 % АЬОз, 52,1 % ЗЮг (серебряный электрод). Коэффициенты селективности таких электродов в присутствии ионов калия, натрия и ионов водорода равны соответственно 10 (Ь1), 5-10 2 (К) и 10 (Ag). Однако коэффициент селективности, например, литиевого электрода по отношению к ионам натрия равен 0,3, т. е. эти ионы мешают определению лития. [c.472]

Попытки изготовить калий-селективный стеклянный электрод до настоящего времени оказались безуспешными. Все сорта стекол, которые применялись для этих целей, оказались обратимыми и к другим однозарядным ионам. Такие электроды называют катион-чувствительньши. Чтобы перевести электрод из одной формы в другую, его обычно вымачивают длительное время в растворе, содержащем соответствующий ион металла, время от времени заменяя раствор. У катион-чувствительных стеклянных электродов коэффициенты селективности к различным ионам убывают в ряду НГ Ж" > Na" > NH4", Li", Rb", s" > a " и т.д. В отсутствие ионов натрия и калия (что бывает крайне редко) катион-чувствительные электроды достаточно хорошо реагируют на ионы NHt", Li", Tl", Си", Rb", s", Ag" и могут служить датчиками при потенциометрическом титровании этих ионов. Как и при применении натрий-чувствительных электродов, мешающее действие ионов Н" в этом случае устраняют, поддерживая концентрацию последних на низком уровне. [c.189]

Стеклянный электрод для измерения pH — первый ион-селективный электрод, известен с начала двадцатого века. Его широко используют для измерения pH в лабораториях и в мониторинге. Стеклянный электрод состоит ю стеклянной мембраны определенного состава и внутреннего электрода сравнения, погруженного в раствор с фиксированными pH и концентрацией хлорвд-иона [c.399]

Систематическое исследование селективности стеклянного электрода показало, что структура поверхности стеклянной мембраны на границе раздела мембрана/раствор в первую очередь влияет на селективность отклика. Коэффициент селективности равен произведению константы равновесия реакции обмена на поверхности шмбраны [c.401]